1、 电气工程系 毕业设计论文 题题 目：目： PLC 控制机械手 专专 业：业： 电气自动化 班班 级：级： * 姓姓 名：名： * 学学 号：号： * 指导老师指导老师: : * 1 摘摘 要要 随着科学技术与信息技术的快速发展，特别是自动控制系统的提高，工业现场的很 多重体力劳动必将由机器人所代替，工业机器人是一种新型的自动化操作装置，它可根 据作业的要求，按照预先确定的程序搬运物体。装卸零件以及操作持喷枪、焊把工具去 完成一定的作业，随着电子技术的发展已逐渐成为一个独立的自动化的装置，并扩大应 用到铸造、加工、焊接、组装和喷漆等作业中。本设计的机器人模拟人手臂的部分动作， 按预定的程序、轨
2、迹和要求，实现抓取、搬运和装配。 本文在介绍机器人的工作原理的基础上，采用 PLC 对电动机进行控制，包括硬件 和软件的设计， 实现了机器人的自动和手动控制， 使机器人能够完成预先设计好的动作， 提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。 关键词：机器人；机械手：PLC 2 目目 录录 第一章 绪论 . 1 1.1 论文的主要内容 1 1.2 总方案的确定 1 1.3 课题的背景 2 1.3.1 机器人的发展及应用 2 1.3.2 机器人的现状及动向 3 1.4 课题的目的和意义 4 1. 课题的任务 5 第二章 机器人控制系统硬件选型 6 2.1 系统的工作原理. 6 2.2 硬件
3、设计的理论基础 6 2.2.1 驱动系统的特点 . 6 2.2.2 驱动系统的选择原则 9 2.2.3 传感器 10 2.2.4 伺服电机的工作原理 . 16 2.3 PLC 的产生和发展 . 18 2.3.1 PLC 的构成 18 2.3.2 PLC 的工作原理 . 18 第三章 电路设计 20 3.1 硬件结构 . 20 3.2 机械手电源回路 20 3.3 机械手转台控制回路. 21 3.4 PLC 控制系统 . 22 3.4.1 机械手输入信号 22 3.4.2 机械手输出信号械 22 3.4.3 电源接线 23 3.4.4 接地 . 23 第四章 程序设计及调试 24 4.1 设计任
4、务及要求 24 4.2 I/O 分配 24 4.3 设计系统工作流程 . 25 4.4 编程设计思路 . 26 4.5 模拟调试 26 4.5.1 运行过程： . 26 4.5.2 运行： 28 参考文献 30 附录 . 31 致 谢 41 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 论文的主要内容论文的主要内容 工业机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统、感知系统、决策系统及软件系 统组成。执行系统是工业机器人为完成作业，实现各种运动的机械部件。驱动系统为各 执行部件提供动力，工业机器人采用的传动方式，通常有液压、气动和电动等几种驱动 系统。控制系统对工业机器人实行控制和指挥，使执行系统按规定的要
5、求进行操作。一 般它由控制计算机或可编程控制器、 电气与电子控制回路、 辅助信息和电气器件等组成。 1.了解工业现场中所要做的工序的运行规律、控制要求，探索更好的控制方法，确 定总体控制方案。 2.设计机器人PLC硬件电路接线图及元器件选型配置； 3.设计控制流程， 完成三点定位机器人在工作中相互协作控制系统中PLC程序设计； 4.绘制机器人模型电路原理图、控制电路电路图，I/O接线图；使用说明书等。 5.根据控制要求完成机器人模型与PLC的连机调试：在硬件电路连接好后，向PLC 传送编好的控制程序，它能按预先的逻辑较好地完成机器人的控制。机器人模型运行应 操作简便，控制效果良好，形象直观，演
6、示性好，可以较好地满足多个机器人协作能力 强的要求。 1.2 总方案的确定总方案的确定 个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，但是它们 是为办公室自动化和家庭设计的，对环境要求很高，抗干扰能力不强，一般不适合在工 业现场使用。 单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控 制，还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作 量相当大，要求设计者具有很强的计算机领域的理论知识和实践经验。 工业控制计算机（简称工控机）也是为工业控制设计的，目前比较流行的是PC总线 工控机，它与个人计算机兼容。工控机采用总线式结构，各厂家产品的兼容性强。工控 机一般是在通用微机的基础上发展起来的，有实时操作系统的支持，因此在要求快速、 实时性强、功能复杂的领域占有优势。工控机的价格较高，将它有与开关量控制以取代 继电器系统有些大材小用。工控机的外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插
